呂沖

摘 要：電氣自動化控制在目前的生產控制中應用十分的廣泛，主要是因為這種控制的準確性高、時效性好，綜合效果顯著，因此電氣自動化控制的推廣和應用范圍在不斷的擴大。就目前的具體分析來看，水處理對于當前的水資源循環(huán)利用有非常重要的價值，而水處理系統(tǒng)的有效控制能夠實現(xiàn)系統(tǒng)作用價值的最優(yōu)發(fā)揮，因此在水處理系統(tǒng)實踐中利用電氣自動化控制十分的必要。文章基于PLC的電氣自動化控制水處理系統(tǒng)進行分析，旨在明確水處理自動化控制系統(tǒng)的具體控制要求以及控制流程等，從而為系統(tǒng)的設計和實踐提供指導和幫助。

關鍵詞：PLC;電氣自動化控制;水處理系統(tǒng)

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）02-0085-02

水處理系統(tǒng)的利用能夠有效的推進水資源的循環(huán)利用，這對于當前我國水資源緊張的局面緩解有重要的意義，因此深化水處理系統(tǒng)的研究和利用具有較強的現(xiàn)實價值。就目前的分析來看，基于PLC設計的電氣自動化控制水處理系統(tǒng)，其在實踐中具有較強的可靠性，能夠及時、準確的對水處理系統(tǒng)進行調節(jié)，從而保證整個廠實現(xiàn)污水的高效處理?？傊?，基于PLC設計的電氣自動化控制水處理系統(tǒng)能夠全面的提高污水處理實效，這對于當前的水資源循環(huán)利用有重要的價值，因此具體分析基于PLC的電氣自動化控制水處理系統(tǒng)設計有重要的現(xiàn)實意義。

1 水處理自動化控制系統(tǒng)的控制要求

水處理的自動化控制系統(tǒng)要達到預期的控制目標必須要確立明確的控制要求，這樣，具體的控制設計才會更具方向性。就目前的分析來看，具體的控制要求需要從三方面做確定：其一是控制系統(tǒng)的要求。為了保證完整且有效的控制系統(tǒng)設計，5方面的要求必須要實現(xiàn)：（1）自動控制的實現(xiàn)需要采用PLC控制方式，同時還要設置手動控制。（2）系統(tǒng)的控制方式以及具體的控制參數等能夠及時的根據實際情況進行調整和改變。（3）在手動控制情況下各個單元的操作要保持獨立。（4）在生產的過程中如果系統(tǒng)發(fā)生了故障需要立即發(fā)出警報。（5）主要的工藝參數等能夠直接在儀表上進行讀出，也就是說各系統(tǒng)的實時參數要能夠及時的了解和掌握。

其二是報警及保護方面的要求，具體內容有6項：（1）高液位報警必須要得到保障。（2）中液位狀態(tài)顯示需要得到保障。（3）低液位報警需要得到保障。（4）高壓泵低壓保護要實現(xiàn)。當進水壓力比設定的低壓開關值低的時候水壓低信號要及時發(fā)出，高壓泵要停止。（5）高壓泵高壓保護。當進水壓力比設定的高壓開關值高的時候水壓高信號要及時發(fā)出，高壓泵以及RO系統(tǒng)要停止。（6）水泵故障報警。水泵故障會引發(fā)整個系統(tǒng)運行問題，因此在系統(tǒng)設計的時候水泵故障報警系統(tǒng)必須要滿足要求。

其三是操作方式要求。從現(xiàn)實分析來看，具體要求的操作方式主要是應用于設備運行、應急處理和故障檢修，從而保證生產實踐。就這方面的具體要求來講，在平時的工作中采用自動運行，而且整個工作過程人員可以不對其進行干預。

2 電氣系統(tǒng)控制流程

電氣系統(tǒng)的控制有其基本的流程，分析具體的流程這對于了解系統(tǒng)運行來講有重要意義。就現(xiàn)實電氣系統(tǒng)控制而言，其流程分為7步，以下是具體的介紹。

第一步是實現(xiàn)接觸器KMIA通電，此時反洗水泵運行指示燈亮。當KMIA常開點閉合后反洗水泵的運行方式會呈現(xiàn)星形。對時間繼電器KTI延時通電，它的常開點閉合后常閉點會斷開，此時的反洗水泵的運動方式會呈現(xiàn)三角形。

第二步是保持循環(huán)水泵1的運行并實現(xiàn)接觸器KM2通電。此時KM2常開點處于閉合狀態(tài)，循環(huán)水泵1的指示燈會保持燈亮。如果循環(huán)水泵1出現(xiàn)過載，且FR2常開點閉合后常閉點處于斷開狀態(tài)，此時循環(huán)水泵1處于停止運行狀態(tài)。

第三步，循環(huán)水泵2在運行的時候會使接觸器KM3處于通電狀態(tài)，此時KM3常開點處于閉合狀態(tài)，循環(huán)水泵2的指示燈處于燈亮狀態(tài)。當循環(huán)水泵2發(fā)生過載現(xiàn)象時FR3常開點閉合，常閉觸點斷開，循環(huán)水泵2會停止運行。

第四步是當循環(huán)水箱處于液位比較低的時候，液位浮球LS3會通電，繼電器KA3也會通電，如此一來循環(huán)水箱低位指示燈亮。此時的KA1和KA2線圈均會通電，常開點會處于閉合狀態(tài)，KA4也會通電，常開點又會閉合，加藥泵開始啟動。

第五步是手動啟動1#潛污泵，此時接觸器KM4會處于通電狀態(tài)，常開點會閉合，1#潛污泵的指示燈亮。當1#潛污泵過載時熱繼FR4斷開，F(xiàn)R4常閉觸點打開，1#潛污泵運行停止，過載指示燈亮。

第六步是手動啟動2#潛污泵，讓接觸器KM5通電，此時常開點處于閉合狀態(tài)。2#潛污泵的運行指示燈亮。當2#潛污泵過載時熱繼FR5斷開，F(xiàn)R5常閉點打開，2#潛污泵停止運行，過載指示燈亮。

第七步是手動啟動3#潛污泵，讓接觸器KM6通電，此時常開點會處于閉合狀態(tài)。3#潛污泵的運行指示燈發(fā)亮。當3#潛污泵過載時熱繼FR6斷開，F(xiàn)R6常閉點打開，3#潛污泵的運行停止，過載指示燈亮。

以上是電氣系統(tǒng)的具體控制流程，通過分析，對整個水處理控制系統(tǒng)的具體運行流程有了進一步的掌握。

3 基于PLC的電氣自動化控制水處理系統(tǒng)設計

基于PLC設計電氣自動化控制水處理系統(tǒng)能夠有效的提升水處理系統(tǒng)的利用價值，這對于水處理的整體成效提高有重要的意義，所以對水處理系統(tǒng)做分析意義顯著。

3.1 控制系統(tǒng)概述

就現(xiàn)階段基于PLC設計的電氣自動化控制水處理系統(tǒng)分析來看，自動化控制主要包括了五個基本單元，分別是遠程輸入輸出單元、PLC控制站、中央監(jiān)控站、數據服務器以及工廠計算機管理系統(tǒng)。這五個單元在利用現(xiàn)場高速數據網以及工業(yè)以太網的基礎上構成完整的自控系統(tǒng)，而此系統(tǒng)能夠實現(xiàn)對工藝過程的數據采集監(jiān)控以及具體的管理工作。就此系統(tǒng)的控制方式分析來看，主要利用的是就地控制、遠程手動控制和遠程自動控制三層控制模式。在整個系統(tǒng)正常運行的時候，主要的控制方式為遠程自動控制。

3.2 控制單元的劃分

從基于PLC設計的電氣自動化控制水處理系統(tǒng)分析來看，不同的控制單元會承擔不同的工作，因此需要對系統(tǒng)的控制單元做明確的劃分?；诠に嚵鞒毯涂偲矫娌季郑跃徒杉蛦卧刂茷閯澐挚刂葡到y(tǒng)原則，可以將控制單元劃分為5個PLC控制站，分別是預處理控制站、變配電控制站、脫水間控制站、MBR控制站和臭氧發(fā)生間控制站。其中預處理控制站主要有粗格柵、提升泵等設備;變配電控制站有生化池、支配電站等設備;脫水間控制站有儲泥池、污泥脫水系統(tǒng)等;MBR控制站有膜設備間等;臭氧發(fā)生間控制站有臭氧發(fā)生間、消毒接觸池等，以下是具體的控制單元劃分結構圖（圖1）。

3.3 硬件設計

基于PLC做電氣自動化控制水處理系統(tǒng)的設計，一項重要的內容是做硬件設計。就現(xiàn)實分析來看，PLC控制站采用SIMATIC CPU AS 410 Smart控制器和ET200PA系列的IO模塊，具體設計可以采用冗余和不冗余兩種方案，此次分析的主要是針對重要MBR控制站的冗余方案（圖2），至于其他的控制站則使用不冗余的方案。對CPU410Smart控制器做具體分析可知其配有兩個具有獨立性的IO接口，標配會帶有防護涂層，集成48MB的裝載儲存器。此系統(tǒng)在工作中平均的處理時間是110μs，最大的IO尋址范圍為16KB。ET200PA會支持總線的冗余，所以利用兩個相互為備份的接口模塊可以實現(xiàn)兩個控制器下總線的分別連接，而兩個接口模塊能夠實現(xiàn)無縫的切換。

3.4 軟件設計

基于PLC做電氣自動化控制水處理系統(tǒng)在實踐中要真正的發(fā)揮作用，還需要做具體的軟件設計。就具體的軟件設計分析來看，主要采用SIMATIC PCS7 V8.0 SP1以上版本軟件，其主要包含兩套系統(tǒng)，分別為工程組態(tài)系統(tǒng)和操作員系統(tǒng)。工程組態(tài)系統(tǒng)可以用來組態(tài)基于SIMATIC CPU AS 410 Smart的控制平臺，還可以對APL功能庫等進行充分的使用，以此來實現(xiàn)對項目程序的編寫。操作員系統(tǒng)在工程組態(tài)當中利用編譯能夠自動的生成基本的數據，具體的數據有變量、消息以及畫面操作圖示等等。污水處理軟件能夠對污水處理的整個過程進行顯示，進而實現(xiàn)對其的控制，促進高效的生產。就系統(tǒng)的功能分析來看，在除去控制功能外，另一個重要的功能是生產管理功能。

4 結語

綜上所述，基于PLC的電氣自動化控制水處理系統(tǒng)利用對于生產實踐的穩(wěn)定和安全有重要的影響，對于水資源的循環(huán)性利用也有突出的價值，因此基于PLC設計控制系統(tǒng)現(xiàn)實意義十分顯著。文章在分析具體的水處理自動化控制系統(tǒng)要求基礎上對電氣自動化控制的流程做分析，然后基于PLC進行程序設計，這有效的實現(xiàn)了基于PLC的電氣自動化控制的水處理系統(tǒng)利用。

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